电池边缘钝化方法技术

本发明专利技术公开一种电池边缘钝化方法，将所述晶体硅电池中需要钝化的一条边与含有氧化剂的化学溶液接触，并采用紫外光照射于所述边与化学溶液的接触面，以在光照催化氧化条件下，在所述边上形成一层氧化硅钝化膜；所述氧化剂为双氧水或臭氧；所有需要钝化的边上均形成氧化硅钝化膜后对完成晶体硅电池进行热处理，以提升氧化硅钝化膜的致密性。进一步，本发明专利技术还公开了上述方法的应用。本发明专利技术利用光催化氧化技术对晶体硅太阳能电池实现边缘钝化，进而降低电池边缘的电学复合和漏电，提高电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
电池边缘钝化方法
本专利技术属于晶体硅太阳能电池制备
，具体涉及一种用于实现电池边缘钝化的方法。
技术介绍
单体的太阳能电池需要通过串联和并联制作成组件应用于光伏系统。由于太阳能电池边缘的复合和漏电要比电池的其它区域相对更严重，这会影响单体太阳能电池和组件的电学性能，进而影响到其应用于光伏系统的发电性能（发电量、稳定性、可靠性等）。因此需要对太阳能电池的边缘进行电学隔离和钝化，从而减小电池边缘的漏电和电学复合。目前在工业界的晶体硅太阳能电池加工制造中，一般采用化学刻蚀法、激光刻蚀法或等离子刻蚀法来完成电池的边缘隔离。其中用化学刻蚀法（可分为酸体系溶液或碱体系溶液两类）进行边缘隔离，由于化学溶液对电池边缘的化学刻蚀反应不够充分从而导致电池边缘隔离的效果也不够充分，尤其是当太阳能电池的正面和背面都有掺杂结的情况下（例如，N型PERT电池、N型TOPCon电池、P型PERT或PERL电池等）更是增加了采用化学刻蚀法实现边缘隔离的难度。如果想利用化学刻蚀法实现更充分的电池边缘隔离就需要增加化学刻蚀量，这势必增加电池生产制造成本，也降低了电池加工制造的工艺窗口（因为会影响到电池的正面和背面，被化学溶液过度刻蚀）。而采用激光刻蚀法和等离子刻蚀法对电池进行边缘隔离，虽然边缘隔离效果比较充分，但与此同时由于激光加工工艺对硅材料的刻蚀损伤或等离子工艺对硅材料的轰击损伤导致电池边缘损伤较大，因此在隔离电池边缘的同时也必然带来了电池性能的一定程度的降低；为弥补由于激光刻蚀法或等离子刻蚀法带来的电池性能降低，就需要进一步对太阳能电池进行边缘钝化。目前，工业界缺少对太阳能电池的边缘钝化的研究和方案。现有技术中，普遍采用的太阳能电池边缘钝化方法是在电池完成了对边缘的化学刻蚀之后通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术在电池的正面或背面沉积减反射膜或钝化膜（一般是氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或氧化铝）的时候，同步在电池边缘也沉积上了同样的膜。这种边缘钝化的方法对电池边缘电学复合的钝化能力仍然有不足，这是因为其在电池边缘沉积的膜的厚度和质量很难做到均匀可控，这样钝化效果也会大大削弱。而且，如果是采用激光或者等离子刻蚀完成电池边缘隔离（这两个工艺通常都是放在电池制造完成之后，测试分选之前进行），在这种情况下，前述的已经在硅片边缘沉积了的钝化膜或减反射膜也在激光刻蚀或等离子刻蚀的工艺中被刻蚀掉，这会使得电池边缘缺少钝化膜保护。上述几种情况，都会增加电池边缘的电学复合和漏电，从而会降低光伏组件和系统的电学性能、稳定性和可靠性。近几年，光伏工业界流行将加工制造完成的整片电池切割成面积更小的电池，然后将这些小片电池采用叠瓦、叠片或拼片的方式组装成组件，从而可以更好地利用组件中各个单体电池之的空间来提升组件发电性能。其中的切割过程通常用激光切割工艺来完成，由于激光加工工艺会给切割后的小片电池边缘造成损伤，尤其是电池正背面的掺杂结（PN结或高低结）或者钝化接触结构（TOPCon电池）裸露在外的同时再伴随这种激光切割工艺损伤，而且切割后的小片电池边缘表面是没有任何钝化层保护的，这就会更加显著地降低了小片电池的性能，从而进一步增大了它们组装成组件的电学性能损失。在这样的发展趋势背景下，就更需要有良好的边缘钝化技术来对这种切割后的小片电池进行边缘钝化。综上所述，需要采用更加有效的电池边缘钝化的方法，来降低上述提及的电池性能损失。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术给出一种电池边缘钝化方法，该方法利用光催化氧化技术实现仅对晶体硅太阳能电池（简称“电池”）边缘区域的局部氧化，进而实现电池的边缘钝化。本专利技术的具体技术方案包括：方案一：一种电池边缘钝化方法，包括以下步骤：提供一种晶体硅电池，所述晶体硅电池至少具有一条需要钝化的边，且所述需要钝化的边具有裸露的硅表面；将所述晶体硅电池中需要钝化的一条边与含有氧化剂的化学溶液接触，并采用紫外光照射于所述边与化学溶液的接触面，以在光照催化氧化条件下，在所述边上形成一层氧化硅钝化膜；所述氧化剂为双氧水或臭氧；对需要钝化的另一条边重复上述操作，直至所述晶体硅电池上所有需要钝化的边上均形成氧化硅钝化膜（简称“氧化硅膜”）；对完成光照催化氧化的晶体硅电池进行热处理，以提升氧化硅钝化膜的致密性；热处理后，完成对所述晶体硅电池的边缘钝化。作为一种优选方案，所述氧化剂为双氧水时：所述化学溶液包含双氧水10-30wt%、盐酸5-15wt%和纯水，所述化学溶液的温度为10-50℃。更优选的，所述化学溶液的温度为15-25℃。作为一种优选方案，所述氧化剂为双氧水时，通过紫外灯产生波长范围在200-300nm的紫外光。作为一种优选方案，所述氧化剂为臭氧时：所述化学溶液为浓度为0.19g/L-0.78g/L的臭氧溶液，溶液温度为10-50℃。更优选的，所述化学溶液的温度为20-30℃。作为一种优选方案，所述氧化剂为臭氧时，通过185nm和254nm双光谱紫外灯产生波长为185nm或254nm的紫外光。作为一种优选方案，所述热处理的温度为100-200℃，热处理的时间为1-30min。更优选的，所述热处理的温度范围为130-170℃，热处理时间为5-10min。作为一种优选方案，采用快速热处理炉对完成光照催化氧化的晶体硅电池进行热处理，所述热处理的气氛为氮气。作为一种优选方案，所述氧化硅钝化膜的厚度为5-50nm。更优选的，所述氧化硅钝化膜的厚度为10-30nm。方案二：提供一种方案一的应用，包括应用于切割电池的边缘钝化；或者应用于晶体硅太阳能电池制备工艺中的硅衬底发射结制作完成之后，正面减反射膜、背面钝化膜制备之前。方案三：提供一种晶体硅电池，所述晶体硅电池至少一条边具有一层氧化硅钝化膜，所述氧化硅钝化膜采用方案一或其优选方案所采用的电池边缘钝化方法制作。本专利技术具有以下有益效果：1）利用本专利技术的方法在电池边缘制备的氧化硅膜致密性高、厚度均匀可控，从而能实现对电池边缘的充分有效的钝化，这样可以在降低电池边缘的电学复合和漏电的同时，还能提高电池的开路电压和短路电流，从而提高电池的光电转换效率；并且通过溶液的局部接触实现仅在电池边缘进行局部钝化，避免了电池正面和背面区域被氧化。2）可以应用于任何尺寸的电池，包括整片（通常应用于正背面减反射膜和钝化膜镀膜工艺之前）；小片（比如半片，三分之一片，六分之一片等等，可以用于裸露的切割边的钝化），进而可以应用于叠瓦、叠片、拼片等组件设计。边缘经过充分有效钝化的电池在封装成组件后，由于边缘漏电和复合低，可以大幅提升光伏组件和光伏系统的发电性能（发电量、稳定性、可靠性等）。3）可通过控制光源功率、光照时间、化学溶液中的氧化剂浓度等参数控制边缘生长的氧化硅膜厚度，以满足不同的工艺需求和提高边缘钝化效果，或者降低工艺时间，从而降低生产制造成本。4）本专利技术操作方法简单，且工艺过程无污染。附图说明图1为光照催化氧化工作原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池边缘钝化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供一种晶体硅电池，所述晶体硅电池至少具有一条需要钝化的边，且所述需要钝化的边具有裸露的硅表面；/n将所述晶体硅电池中需要钝化的一条边与含有氧化剂的化学溶液接触，并采用紫外光照射于所述边与化学溶液的接触面，以在光照催化氧化条件下，在所述边上形成一层氧化硅钝化膜；所述氧化剂为双氧水或臭氧；/n所述晶体硅电池上所有需要钝化的边上均形成氧化硅钝化膜后，对所述晶体硅电池进行热处理；/n至此完成对所述晶体硅电池的边缘钝化。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池边缘钝化方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一种晶体硅电池，所述晶体硅电池至少具有一条需要钝化的边，且所述需要钝化的边具有裸露的硅表面；
将所述晶体硅电池中需要钝化的一条边与含有氧化剂的化学溶液接触，并采用紫外光照射于所述边与化学溶液的接触面，以在光照催化氧化条件下，在所述边上形成一层氧化硅钝化膜；所述氧化剂为双氧水或臭氧；
所述晶体硅电池上所有需要钝化的边上均形成氧化硅钝化膜后，对所述晶体硅电池进行热处理；
至此完成对所述晶体硅电池的边缘钝化。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水时：所述化学溶液包含双氧水10-30wt%、盐酸5-15wt%和纯水，所述化学溶液的温度为10-50℃。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述化学溶液的温度为15-25℃。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水时，通过紫外灯产生波长范围在200-300nm的紫外光。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为臭氧时：所述化学溶液为浓度为0.19g/L-0.78g/L的臭氧溶液，溶液温度为10-50℃。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述化学溶液的温度为20-30...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海冰，吴智涵，绪欣，曹育红，沈梦超，张胜军，张梦葛，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32